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中枢神经系统是机体内起主导作用的功能调节和信息处理系统，其中复杂的神经环路是大脑认知、学习、记忆、感知和躯体运动的基础。神经元是神经环路的基本组成单位，神经元的形态生成是神经环路形成过程中的关键事件。作为细胞骨架的微管参与调控了神经元发育的所有过程，在神经元极性建立、轴突发育和突触形成中都发挥了关键作用。神经元中微管的功能受到多种因素的调节，包括微管蛋白的翻译后修饰。已有的研究发现，微管蛋白的乙酰化修饰在神经元迁移等神经系统发育的关键事件中发挥了重要作用。然而，对于哺乳动物微管蛋白乙酰化在神经元形态发生中的作用知之甚少。MEC-17是新发现的α-tubulin乙酰化酶，我们通过MEC-17研究了微管蛋白乙酰化对神经元发育的影响。 我们的研究发现，微管蛋白乙酰化在神经元的轴突分支和生长过程中发挥了关键作用。在中枢神经系统的发育早期，MEC-17高表达。MEC-17基因敲除后中枢神经系统中的微管蛋白乙酰化几乎完全消失，造成小鼠躯体感觉皮层神经元的轴突过度分支。在离体培养的海马神经元中，我们同样发现MEC-17缺失会导致轴突过度分支和生长。进一步的研究发现，MEC-17通过调控微管蛋白乙酰化在神经元轴突分支和生长中发挥作用。过表达MEC-17乙酰基转移酶活性缺失的MEC-17F183A突变质粒和MEC-17194-333完全不能恢复MEC-17缺失造成的表型，而过表达MEC-171-193可以部分恢复微管蛋白乙酰化水平，同时轴突过度分支和生长的表型也得到部分恢复。此外，在MEC-17缺失的海马神经元中加入微管去乙酰化酶HDAC6的抑制剂Tubastatin A可以恢复神经元中的微管蛋白乙酰化水平，同时抑制轴突的过度分支和生长。以上研究表明，微管蛋白乙酰化调控了轴突的分支和生长。此外，我们的研究发现微管蛋白乙酰化通过调控微管稳定性在轴突发育中发挥重要作用。在MEC-17缺失的神经元轴突中，紧密成束的微管解散增加，并导致更多的微管侵入丝状伪足，促进了新生分支的形成，同时在生长锥中也有更多的单根微管侵入。最终，在体外培养的海马神经元中加入0.1nM的微管稳定剂Taxol可以很好地恢复MEC-17缺失造成的表型，而野生型小鼠的神经元轴突发育不受影响。 综上所述，我们的研究发现，微管蛋白乙酰化可以通过增强神经元轴突中的微管稳定性，抑制其轴突的过度分支和生长，从而在中枢神经系统的发育早期发挥关键作用。我们的工作进一步加深了对微管蛋白乙酰化在神经系统功能和作用机制的理解，并有助于推进微管蛋白乙酰化相关疾病的治疗策略。